Εκτύπωση  Αποστολή TΟ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟ ΓΙΑ ΤΟ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ
ΤΕΥΧΟΣ ΙΟΥΝΙΟΥ
Κυκλοφορεί
ΤΕΥΧΟΣ ΙΟΥΝΙΟΥ
Αρχείο περιοδικών
 
 
 Αρχική Σελίδα
 Επικαιρότητα
Τεχνικά Άρθρα
 Γραμμή Παραγωγής
 Θέσεις
 Ατζέντα
 Ταυτότητα
 Χρήσιμα links
 Επικοινωνία
   
Γίνε συνδρομητής!  
 

στο διαδίκτυο
στο site
 
 
 
Η λειτουργία των σερβοκινητήρων στη σύγχρονη βιομηχανία
 




Τεχνικό Άρθρο από την εταιρία Σάμπο Ηλεκτρική Α.Β.Ε.Ε. *

Τον καταλυτικό ρόλο της διαδικασίας του ελέγχου κίνησης και της λειτουργίας των σέρβο κινητήρων καταδεικνύουν η μηχατρονική τεχνολογία στις βιομηχανικές μηχανές και οι αναβαθμίσεις του υφιστάμενου εξοπλισμού.

Στο παρόν άρθρο σκοπός είναι η ανάδειξη της χρήσης της τεχνολογίας σέρβο στις σύγχρονες μηχανές, καθώς και η σημασία του εκμοντερνισμού των υφιστάμενων μηχανών παραγωγής.

Η μηχατρονική λογική στις σύγχρονες μηχανές

Η ανάπτυξη της τεχνολογίας των σερβοκινητήρων και των ελεγκτών κίνησης έχουν οδηγήσει σε δραστική αλλαγή του τρόπου κατασκευής των σύγχρονων μηχανών. Παλαιότερα κυριαρχούσε η «μηχανολογική λύση», η οποία στηριζόταν στη ακόλουθη λογική: Ένας κύριος άξονας περιστρέφεται με ταχύτητα που καθορίζει την ταχύτητα της μηχανής, οι επιμέρους κινήσεις/εργαλεία συγχρονίζονται με αυτόν μέσω μηχανολογικής μετάδοσης κίνησης. Έτσι χρησιμοποιούνται:

• Ζεύγη οδοντωτών τροχών ή κιβώτια ταχυτήτων όταν η σχέση των δύο κινήσεων είναι σταθερή ανεξάρτητα από τη γωνία του κύριου άξονα.

• Μηχανολογικά έκκεντρα που εξασφαλίζουν συγκεκριμένη σχέση μεταξύ της θέσης του κύριου άξονα και του άξονα του εργαλείου. Στην περίπτωση αυτή η σχέση μεταξύ των 2 αξόνων μεταβάλλεται με τη γωνία του κύριου άξονα.

• Έκκεντρα ή δίσκοι που έχουν κατάλληλο σχήμα, ώστε να προκαλούν κάποιο σήμα/εντολή όταν ο κύριος άξονας βρίσκεται σε συγκεκριμένη θέση. Η μηχατρονική λύση αλλάζει τελείως την άνω λογική και υλοποιείται ως εξής:

• Η ταχύτητα της μηχανής ορίζει στο λογισμικό της μηχανής έναν εικονικό (virtual) master άξονα.

• Οι επιμέρους κινήσεις/εργαλεία ελέγχονται κατευθείαν από σερβοκινήρες χωρίς να υπάρχει καμία μηχανολογική σύνδεση με την υπόλοιπη μηχανή. Ο συγχρονισμός τους με τον master virual άξονα γίνεται μέσω στοιχείων λογισμικού και όχι μηχανολογικών στοιχείων.

Έτσι, στον ελεγκτή κίνησης της μηχανής υλοποιούνται στοιχεία λογισμικού όπως gears (αντί κιβωτίων ταχυτήτων), cams (αντί μηχανολογικών έκκεντρων) και cam disks (αντί δίσκων).

Τα πλεονεκτήματα της νέας φιλοσοφίας είναι προφανή:

• Ελαχιστοποίηση κόστους συντήρησης

• Αύξηση δυναμικής απόκρισης δεδομένου ότι περιορίζονται τα μηχανολογικά εξαρτήματα

• Μεγαλύτερη ευελιξία από το χρήστη, καθώς οι αλλαγές σχέσεων μετάδοσης γίνονται σε επίπεδο λογισμικού χωρίς να χρειάζεται να ρυθμιστούν μηχανολογικά στοιχεία. Αυτό οδηγεί σε αύξηση της ακρίβειας, καθώς και σε περιορισμό απώλειας υλικού όταν οι αλλαγές γίνονται on-line με την κίνηση του υλικού.

Ως αποτέλεσμα της χρήσης της άνω αρχιτεκτονικής έχει την μετατόπιση του κόστους της μηχανής από τα μηχανολογικά εξαρτήματα στον ηλεκτρολογικό εξοπλισμό και κυρίως στην ανάπτυξη του λογισμικού ελέγχου και στη βελτιστοποίηση της συμπεριφοράς των σερβοκινητήρων στο υφιστάμενο μηχανολογικό σύστημα.

Ακολούθως φαίνεται η λογική ελέγχου ενός σερβοκινήτηρα μέσω ελεγκτή κίνησης και σερβο-ρυθμιστή στροφών. Στα σύγχρονα συστήματα χρησιμοποιείται ένας ενιαίος λογικός ελεγκτής (plc) ο οποίος εκτελεί ταυτόχρονα τον έλεγχο της κίνησης, καθώς και την λογική αυτοματισμού.

Εκμοντερνισμός Υφιστάμενων Μηχανών Παραγωγής

Σε μία σωστά συντηρημένη μηχανή παραγωγής η διάρκεια ζωής του μηχανολογικού εξοπλισμού είναι έως και 3 φορές μεγαλύτερη από εκείνη των ηλεκτρονικών ελέγχου και ισχύος. Επίσης, λόγω της ταχείας εξέλιξης των ηλεκτρονικών και την παραγωγή νέων μοντέλων από τους κατασκευαστικούς οίκους, συχνά παρατηρείται η έλλειψη ανταλλακτικών σε γερασμένα ηλεκτρονικά όταν αυτά αστοχούν. Παράλληλα, η εξέλιξη των ηλεκτρονικών ελέγχου και ισχύος δίνουν νέες δυνατότητες στο τρόπο ελέγχου των μηχανών σε σύγκριση με τις δυνατότητες που υπήρχαν την περίοδο παραγωγής τους.

Από τα άνω γίνεται σαφές ότι ο εκμοντερνισμός των ηλεκτρονικών και ηλεκτρολογικών στοιχείων μιας μηχανής ,σε πάρα πολλές περιπτώσεις, μπορεί να προσφέρει:

• Αύξηση της διάρκειας ζωής της μηχανής (τουλάχιστον 20 χρόνια περίπου)

• Ελαχιστοποίηση του χρόνου σταματήματος από βλάβες

• Βελτιστοποίηση της λειτουργικότητας της μηχανής και της φιλικότητας προς το χρήστη

• Αύξηση της ταχύτητας παραγωγής Βασικά ζητήματα, τα οποία μπορούν να αυξήσουν το κόστος και τον χρόνο υλοποίησης μιας τέτοιας αλλαγής είναι τα ακόλουθα:

• Η αλλαγή των κινητήρων, η οποία συνήθως απαιτεί μηχανολογική προσαρμογή

• Η ανάγκη για περαιτέρω μηχανολογικές αλλαγές. Οι σύγχρονοι κινητήρες, drives και plc προσφέρουν δυνατότητες για μεγαλύτερη ευελιξία και ταχύτητες που όμως μπορεί να περιορίζονται από τα όρια του μηχανολογικού συστήματος.

Εν γένει, ο εκμοντερνισμός μιας μηχανής κρίνεται επικερδής όταν το κόστος του δεν ξεπερνά το 30% μιας νέας μηχανής.

Παράδειγμα Εφαρμογής.

Αναβάθμιση μηχανής περιστρεφόμενου μαχαιριού σε μηχανή κυματοειδούς χαρτονιού σε εταιρία P&S Carton LTD στη Λεμεσό Κύπρου

Στη συγκεκριμένη περίπτωση, η εταιρία Σάμπο Ηλεκτρική Α.Β.Ε.Ε. σε συνεργασία με την ομάδα του κ. Σωτήρη Καρεκλά, τεχνικού διευθυντή της εταιρίας P&S Carton LTD, υλοποίησαν μετατροπή δυο περιστρεφόμενων μαχαιριών κοπής, η οποία περιελάμβανε, τόσο ηλεκτρολογικές όσο και μηχανολογικές μετατροπές. Στην πράξη, η ιδέα του κ. Καρεκλά ήταν η υλοποίηση της μηχατρονικής λογικής σε μία μηχανή που λειτουργούσε με τον κλασικό μηχανολογικό σχεδιασμό όπως περιγράφηκε στην αρχή αυτού του άρθρου.

Η βασική απαίτηση σε μια εφαρμογή περιστρεφόμενου μαχαριού είναι το μαχαίρι να κινείται σε σύγχρονη γραμμική ταχύτητα με το προς κοπή υλικό κατά την φάση της κοπής, ενώ ταυτόχρονα ο χρόνος της κίνησης, κατά την οποία δεν βρίσκεται σε επαφή με το υλικό να είναι ίσος με αυτόν που απαιτείται για την μετατόπιση υλικού όσο με το μήκος κοπής.

Στην αρχική μορφή της μηχανής η πάνω απαίτηση υλοποιείτο μέσω μηχανολογικού έκκεντρου, το οποίο συνέδεε τον άξονα των μαχαιριών με τον κύριο άξονα της μηχανής.

Η ρύθμιση των διαφορετικών μήκων κοπής γινόταν χειροκίνητα μέσω μοχλού. H τεχνική ομάδα της P&S Carton LTD αποσυναρμολόγησε τη μηχανή, αφαίρεσε την μηχανική σύνδεση μεταξύ άξονα μαχαιριού και κύριου άξονα μηχανής. Μέσω ιμάντα χρονισμού, συνέδεσε τον άξονα κίνησης του μαχαιριού με σερβο ηλεκρομειωτήρα (1FT7, Siemens), τον οποίο προμήθευσε η εταιρία Σάμπο Ηλεκτρική Α.Β.Ε.Ε., η οποία ανέλαβε την κατασκευή του ηλεκτρολογικού πίνακα ελέγχου, καθώς και τον προγραμματισμό και τη θέση σε λειτουργία του συστήματος. Παράλληλα, λόγω τον δυνατοτήτων του ελεγκτή που χρησιμοποιήθηκε (Simotion Siemens) έγιναν και προσθήκες στον αυτοματισμό της μηχανής, ώστε η μηχανή να γίνει πιο φιλική στους χειριστές και να ελαχιστοποιηθούν οι νεκροί χρόνοι της λειτουργίας της.

Η ανάθεση του εν λόγω έργου είχε ιδιαίτερα θετικά αποτελέσματα:

- Αύξηση ακρίβειας κοπής και επαναληψιμότητας

- Ελαχιστοποίηση απώλειας υλικού κατά την αλλαγή μήκους κοπής

- Δυνατότητα αλλαγής μήκους κοπής on the fly

- Ελαχιστοποίηση αναγκών συντήρησης

- Βελτίωση λειτουργικότητας μηχανής.

Το άρθρο για τη Σάμπο Ηλεκτρική Α.Β.Ε.Ε. υπογράφει ο κ. Αθανάσιος Ζαφείρης, μεταπτυχιακός διπλωματούχος μηχανολόγος μηχανικός του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου
 
 Τεχνικά Άρθρα / Κίνηση & Μεταφορά
Πετρελαιοκινητήρες: Αυξημένη δύναμη, με περιορισμούς
Μετάδοση κίνησης με γρανάζια και αλυσοτροχούς
Αρχές λειτουργίας των ηλεκτρικών κινητήρων
Απαραίτητα τα προγράμματα ελέγχων των γερανών
Νέα συστήματα ζύγισης της Dini Argeo για κλαρκ
ΛΙΠΑΝΤΙΚΑ: Ο ακρογωνιαίος λίθος για τη σωστή λειτουργία των μηχανών
Μετατροπείς συχνότητας νέας γενιάς από την ΑΒΒ
Υποειδείς μειωτήρες
Ρουλεμάν και Θερμοκρασία
Ρουλεμάν και θερμοκρασία
© ΤΕΧΝΟΕΚΔΟΤΙΚΗ  | Όροι χρήσης  | Πληροφορίες